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面向切面編程(AOP)初探

面向?qū)ο缶幊掏ㄟ^設(shè)計和語言本身提供的模塊化、封裝、繼承、多態(tài)來實現(xiàn)軟件復(fù)用。盡管OOP在建模以及實現(xiàn)復(fù)雜軟件方面非常成功，它仍然有一些問題。面向切面編程（AOP）被認(rèn)為是一項有前途的新技術(shù)，它通過對交叉業(yè)務(wù)的分隔來實現(xiàn)，而這在面向?qū)ο缶幊汤锖茈y做到。本文通過一個新的范例介紹AOP的基本概念。

面向?qū)ο缶幊?Object Oriented Programming

今天，面向?qū)ο缶幊桃呀?jīng)成為主流的編程模式，在這里，現(xiàn)實問題被分解為一個個的包含數(shù)據(jù)和行為的對象。

在大型工程實踐中，程序員發(fā)現(xiàn)在模塊中越來越難以分離交叉業(yè)務(wù)，他們的代碼也變得更加難維護(hù)。對程序設(shè)計的一絲改動都會引發(fā)大量不相關(guān)模塊的改動。

交叉業(yè)務(wù) Crosscutting Concerns

一個交叉業(yè)務(wù)的例子是“日志”，日志在分布式系統(tǒng)中經(jīng)常被用來記錄方法調(diào)用，以輔助調(diào)試。假設(shè)我們在每個函數(shù)開始前和結(jié)束后都寫日志，這會使我們對所有包含方法的類做“橫切”(crosscutting)。其他典型的交叉業(yè)務(wù)包括：上下文敏感的錯誤處理，性能優(yōu)化，以及設(shè)計模式。

交叉業(yè)務(wù)可能出現(xiàn)在某些程序中，尤其是那些大型程序中。然而另一方面，對系統(tǒng)的重新設(shè)計可以將交叉業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)換成對象。AOP假定交叉業(yè)務(wù)會出現(xiàn)在程序中，并無法從重構(gòu)中被剔除出去。

面向切面編程 Aspect Oriented Programming

面向切面的編程AOP是一項新的技術(shù)，它將交叉業(yè)務(wù)分離出來，作為獨立單元——切面——處理。切面即是交叉業(yè)務(wù)的模塊化實現(xiàn)，它封裝了對各個類都有影響的行為，作為新的可重用的模塊。利用AOP，我們可以用OO編程語言（如Java）開始項目，然后我們單獨使用切面處理交叉業(yè)務(wù)。最后，代碼和切面一起通過編織器(aspect weaver)組織成最終可執(zhí)行文件。圖1說明了"編織器"工作過程。注意，原始的代碼不需要知道切面的任何功能；只要除去切面代碼并重新編譯，就能得到初始代碼的功能。

AOP是一種編程概念，因此它并未綁定到任何特定的語言。事實上，它對所有單獨的、垂直分解式（譯注：AOP通常被認(rèn)為是橫向分解）的語言（不僅是OO語言）都有幫助。AOP在不同語言都有實現(xiàn)（如 C++, Smalltalk, C#, C, Java).

當(dāng)然，受益最大的還是Java語言。下面是一些支持Java AOP的工具：

◆AspectJ

◆AspectWerkz

◆Hyper/J

◆JAC

◆JMangler

◆MixJuice

◆PROSE

◆ArchJava

由Xerox PARC所創(chuàng)建的AspectJ被認(rèn)為是Java語言在AOP方面的一個擴(kuò)展，是專門為面向切面的編程而生的。本文下面部分主要涉及AspectJ.#p#

連接點，切入點，通知和引入 Join points, Pointcut, Advice, and Introduction

就如OOP的概念包含繼承、封裝、多態(tài)一樣，組成AOP的概念是連接點，切入點，通知和引入（Join points, Pointcut, Advice, and Introduction）。為更好的理解這些術(shù)語，我們看一下下面的例子。

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class TestClass { 
    2. 
  
  
  
  2.   public void sayHello () { 
    3. 
  
  
  
  3.     System.out.println ("Hello, AOP"); 
    4. 
  
  
  
  4.   } 
    5. 
  
  
  
  5. 
  
  
  
  6.   public void sayAnyThing (String s) { 
    7. 
  
  
  
  7.     System.out.println (s); 
    8. 
  
  
  
  8.   } 
    9. 
  
  
  
  9. 
  
  
  
  10.   public static void main (String[] args) {    sayHello (); 
    11. 
  
  
  
  11.     sayAnyThing ("ok"); 
    12. 
  
  
  
  12.   } 
    13. 
  
  
  
  13. } 
    14.

我們的Java代碼保存在TestClass.java，假設(shè)我們想用切面做如下修改：

在對TestClass.sayHello()方法調(diào)用之前和之后，都打印一行信息；檢查TestClass.sayAnyThing() 方法的參數(shù)，至少3個字符才能執(zhí)行

下面就是AspectJ 的實現(xiàn)。

 
 
 
    
  
  
  
  1. public aspect MyAspect { 
    2. 
  
  
  
  2.    public pointcut sayMethodCall (): call (public void
    3. 
  
  
  
  3.                                              TestClass.say*() ); 
    4. 
  
  
  
  4.    public pointcut sayMethodCallArg (String str): call 
    5. 
  
  
  
  5.                      (public void TestClass.sayAnyThing (String)) 
    6. 
  
  
  
  6.                      && args(str); 
    7. 
  
  
  
  7. 
  
  
  
  8.    before(): sayMethodCall() { 
    9. 
  
  
  
  9.    System.out.println("\n TestClass." + 
    10. 
  
  
  
  10.        thisJoinPointStaticPart.getSignature().getName() + 
    11. 
  
  
  
  11.        "start..." ); 
    12. 
  
  
  
  12.    } 
    13. 
  
  
  
  13. 
  
  
  
  14.    after(): sayMethodCall() { 
    15. 
  
  
  
  15.    System.out.println("\n TestClass." + 
    16. 
  
  
  
  16.        thisJoinPointStaticPart.getSignature().getName() + 
    17. 
  
  
  
  17.        " end..."); 
    18. 
  
  
  
  18.    } 
    19. 
  
  
  
  19. 
  
  
  
  20.    before(String str): sayMethodCallArg(str) { 
    21. 
  
  
  
  21.      if (str .length() < 3) { 
    22. 
  
  
  
  22.      System.out.println ("Error: I can't say words less than 3
    23. 
  
  
  
  23.                              characters"); 
    24. 
  
  
  
  24.      return; 
    25. 
  
  
  
  25.      } 
    26. 
  
  
  
  26.    } 
    27. 
  
  
  
  27.  }
    28.

Line 1 定義了一個aspect，就像我們定義Java 類。跟任何Java類一樣，aspect也可以擁有成員變量和方法，另外它還可以包含切入點(pointcuts)，通知(advices)和引入(introductions).

Lines 2和Line 3指定我們的修改在TestClass什么地方起作用。按AspectJ術(shù)語，我們定義了2個切入點（pointcuts）。為了弄清楚切入點（pointcut）是什么意思，我們需要先定義連接點（join points）.

連接點（join points）表示在程序執(zhí)行過程中預(yù)先定義的“點”，AspectJ 中典型的連接點包括：方法或構(gòu)造器的調(diào)用，方法或構(gòu)造器的執(zhí)行，字段的讀取，異常處理，以及靜態(tài)或動態(tài)的初始化。本文例子中，我們定義了2處連接點：對TestClass.sayHello方法的調(diào)用及對TestClass.sayAnyThing方法的調(diào)用。

切入點（Pointcut）是符合預(yù)定義規(guī)范的連接點（a set of join points）的集合，這是一個語言上的構(gòu)造概念。 規(guī)范可以是明確的的函數(shù)名，也可以是包含通配符的函數(shù)名。

public pointcut sayMethodCall (): call (public void
                                        TestClass.say*() );

上面一行，我們定義了一個切入點（pointcut），叫做 sayMethodCall，它會檢查所有對TestClass.sayHello方法的調(diào)用。另外，它同樣會檢查TestClass 類里所有以"say"開頭，參數(shù)為空的公共方法(舉個例子：TestClass.sayBye).

切入點（Pointcuts）用來定義“通知” (advice). AspectJ 的advice用來定義在連接點執(zhí)行之前、之中、之后的額外代碼。在我們的例子中，line 4-6 和line7-9 分別定義了對第一個切入點執(zhí)行之前和之后的通知。Lines10-15定義了對第二個切入點的通知，即設(shè)置TestClass.sayAnyThing 方法執(zhí)行的一個前置條件。

切入點pointcuts和通知advice能讓你影響程序的動態(tài)執(zhí)行部分，與此不同，引入（introduction）允許切面修改程序中靜態(tài)的部分。通過引入(introduction)， 切面可以為類添加新的方法及變量，聲明類實現(xiàn)的接口，或?qū)⒉东@的異常轉(zhuǎn)為未捕獲的異常。 Introduction和一個更為實用的AOP的例子是我未來一篇文章的主題。

AspectJ 編譯器

回到開頭，你需要從AspectJ 的官方網(wǎng)站上下載它的最新版本并安裝它(免費的)，編譯和運行我們的例子非常簡單：

ajc MyAspect.aj TestClass.java
java TestClass

值得注意的是，Java源代碼TestClass.java 沒有任何改動。你只要使用Java編譯器重新編譯它就能得到最初的原始程序功能。


網(wǎng)站名稱：面向切面編程(AOP)初探
網(wǎng)站路徑：http://www.5511xx.com/article/djcpgjg.html